大学物理实验教学创新模式的探索与实践

通过认真学习《非物理类理工科大学物理实验教学基本要求》,提出一种大学物理实验课程的创新性补充模式,该模式在本校学生中付诸实践,取得了较好的效果.     

第一性原理研究硫化镉高压相变及其电子结构与弹性性质

采用第一性原理研究了CdS的六方纤锌矿(WZ), 立方闪锌矿(ZB) 和岩盐矿(RS)相在高压条件下的相稳定性、 相变点、电子结构以及弹性性能.WZ相与RS 相可以在相应的压强范围内稳定存在, 而ZB相不能稳定存在.压强大于2.18 GPa时, WZ相向RS相发生金属化相变.WZ相中S原子电负性大于Cd, 且电负性差值小于1.7, CdS的WZ相为共价晶体.高压作用下, S原子半径被强烈压缩, 有效核电荷增加, 对层外电子吸引能力提高, 电负性急剧增大, 导致S与Cd的电负性差值大于1.7, CdS的RS相以离子晶体存在. WZ相的C₄₄随压强增加呈下降趋势, 导致WZ相力学不稳定, 并向RS相转变.当压强大于2.18 GPa时, RS相C₁₁, C₁₂随压强增加而增大, 并且C₄₄保持稳定, 说明RS相具有良好的高压稳定性与力学性能. 关键词： 第一性原理 相变 电子结构 弹性性质     

基于微机电系统光栅平动式光调制器实验和优化设计

基于微机电系统(MEMS)的光栅平动式光调制器(光栅平动式光调制器)调制性能的实验研究关系到其进一步应用。设计了光栅平动式光调制器的相干光学信息处理系统实验方案,He-Ne激光器出射的光束经扩束器和准直透射后成为平行光入射光栅平动式光调制器,被测光栅平动式光调制器放置在相干光学信息处理系统的输入面,滤波器在频谱面上,显微镜放大像面上的信号,经CCD在计算机上记录存储;实验结果和理论分析吻合。对光栅平动式光调制器进行方案优化,将可动光栅边框和悬臂梁表面处理成不反光,使可动光栅和下反射镜构成的整个反射面为光栅周期的整数倍。经理论计算,在光栅周期为8μm,光栅占空比为0.5,光栅边距为2μm,周期数为6的条件下,光栅平动式光调制器图像填充率为74.67%,光学效率为81.06%,衬比度大于5000∶1。     

用于显示的透射型法布里-珀罗光调制器

提出了一种用于显示的,基于透射型法布里-珀罗干涉的微机电系统(MEMS)光学调制器。基于多光束干涉原理分析了调制器的光学特性,推导出了调制器结构的特征参量。分析表明,当调制器的腔长为cλ/4时,透射光可以实现暗态显示;当调制器的腔长取为零或cλ/2时,透射光可以实现亮态显示。通过控制法布里-珀罗腔长,就可实现调制器的明暗调制。理论上证明了该调制器用于显示的可行性。设计了一种基于微机电系统的透射型法布里-珀罗光学调制器结构,该调制器的理论衬比度达到150。仿真结果表明,该调制器具有2.4 V的低电压静电驱动性能。     

LED照明的光栅光调制器光学特性分析与实验

针对一种新型的光凋制器--光栅光调制器,研究用LED作为其照明光源时对光学调制特性的影响.以部分相干光理论为依据,结合MATLAB仿真,推导出用LED照明光栅光调制器时,光源带宽对成像对比度具有较大的影响,通过滤色片将光源带宽减小到13 nm时,像面上的对比度约为150,进一步减小带宽至10 nm,对比度将达到225.光源的尺寸在与光源到光栅光调制器之间的距离相比小于0.03时,对光栅光调制器的光学信息处理不会有影响,并通过实验加以证实,从而说明采用LED作为光栅光调制器照明光源的可行性.     

极端条件下6Li2O的热力学性能与电子结构

 采用密度泛函理论与准谐振德拜模型研究了面心立方相的⁶Li₂O在极端条件下的热力学性质与电子结构。结果表明: ⁶Li₂O的热膨胀系数在任何温度下都随压强增加明显降低,但仅当压强较低(低于40 GPa)时,温度对6Li2O的热膨胀系数的影响才明显;O原子半径随压强增大而迅速降低,而随温度的变化并不明显;在低压条件下(低于40 GPa),带隙随温度的升高缓慢降低;而在高压条件下(高于40 GPa),温度对带隙宽度的影响几乎可以忽略;无论在什么温度条件下,带隙宽度均随压强的增大而迅速增加。     

基于MEMS光栅平动式光调制器信号处理分析

依据傅里叶光学理论,采用在频谱面上放置两种空间滤波器的方法进行信号处理,分析了光栅平动式光调制器在成像面上的强度分布情况,实现了对光能量的调制.分析表明：当滤出±1级谱时,像面上可以得到完全均匀的暗场；但是由于边框和悬臂梁的影响,得不到完全均匀的亮场；当滤出零频谱时,由于边框和悬臂梁的影响,得不到完全均匀的暗场和亮场.设计时,为了要在像面上得到更高的亮度均匀性,需要满足可动光栅栅条宽度为光栅周期的一半,同时应尽量减少悬臂梁和边框的宽度.     

细丝直径测量的设计性实验

设计性实验是高校实验教学的重要内容,其中最关键的环节是实验方案的设计。本文列举了细丝直径测量设计性实验的几种测量方案。     

液体粘滞系数测量仪器的研究

粘滞系数的测量是大学物理基础实验,有三种测量方法,其中落球法实验仪器被多数高校实验室认同。针对目前高校实验室粘滞系数测量仪器在仪器维护、测量方法及数据处理等方面存在的问题进行设计。新仪器操作简单,维修快捷,测量结果准确,相对误差为0.13%。     

大学物理与大学物理实验课程“三位一体”教学模式的研究与实践

针对目前高校公共基础课程中理论教学与动手实践及科技创新能力培养等方面的结合性不强,公共基础课程的功能和作用未能得到充分发挥,学生科技创新意识淡薄等现状,对大学物理和大学物理实验课程中如何实施“教学、实践、科研”三位一体的教学模式进行了研究和实践.实践表明,该模式可以将长期割裂开来的基础理论的传授、动手能力的培训、科学研究方法和能力的培养三个方面有机地结合起来,充分发挥公共基础课程在“创新型人才”培养中的功能和作用.